JP2009149229A - ハイブリッド車両の出力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料消費率を低くしつつ車両駆動力を要求駆動力に維持する。
【解決手段】ハイブリッド車両１は内燃機関２及び電気モータ３を具備し、電気モータ３のみ又は内燃機関２及び電気モータ３により駆動される。内燃機関２のサージタンク２３と排気管３３とがＥＧＲ通路３４により互いに接続され、ＥＧＲ通路３４を介しＥＧＲガスが再循環されるようになっている。ＥＧＲ通路３４の流入端３４ａ下流の排気管３３内に排気圧力調整弁３６が配置されている。排気圧力調整弁３６を閉弁して排気圧力を上昇させる排気昇圧制御を行い、それによりＥＧＲ率が高められる。排気圧力調整弁３６の開度に基づいて電気モータ３の出力を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明はハイブリッド車両の出力制御装置に関する。

内燃機関及び電気モータにより駆動されるハイブリッド車両が従来から知られている（特許文献１参照）。

一方、吸気通路と排気通路とを再循環排気通路により互いに接続して再循環排気通路を介し再循環排気ガスを再循環させるようにした内燃機関も従来から知られている。この場合、再循環排気通路内に配置された再循環排気制御弁の開度を制御することにより、再循環される再循環排気ガスの量を制御することができる。

特開２００６−１９３１３７号公報

再循環排気ガス量を多くすると燃料消費量を低減することができる。ところが、再循環排気制御弁を全開にしたとしても、再循環排気ガス量は、排気圧力と吸気圧力との圧力差に応じて定まる可能最大再循環排気ガス量までに制限される。

そこで、再循環排気通路の流入端下流の排気通路内に排気圧力調整弁を配置し、この排気圧力調整弁を閉弁して再循環排気通路の流入端周りの排気圧力を上昇させれば、圧力差が大きくなるので、再循環排気ガス量を増大させることができる。

しかしながら、排気再循環ガス量をただ単に増大させると内燃機関の出力が低下し、車両駆動力が不足するおそれがある。

前記課題を解決するために本発明によれば、内燃機関及び電気モータにより駆動されるハイブリッド車両の出力制御装置において、内燃機関の吸気通路と排気通路とが再循環排気通路により互いに接続されて該再循環排気通路を介し再循環排気ガスが再循環されるようになっており、該再循環排気通路の流入端下流の排気通路内に排気圧力調整弁が配置されており、該排気圧力調整弁の開度に基づいて電気モータの出力を制御するようにしている。

燃料消費率を低くしつつ車両駆動力を要求駆動力に維持することができる。

図１を参照すると、ハイブリッド車両１は動力源として内燃機関２及び電気モータ３を具備する。内燃機関２は動力分割機構４及び減速機５を介して車軸６に連結され、電気モータ３は減速機５を介して車軸６に連結される。したがって、車両１は内燃機関２及び電気モータ３の一方又は両方の出力によって駆動される。また、動力分割機構４は発電機７にも連結され、内燃機関２の出力は車軸６及び発電機７の一方又は両方に伝達される。更に、電気モータ３及び発電機７は例えばインバータ及びコンバータを含む電気制御ユニット８を介してバッテリ９に電気的に接続される。

図２を参照すると、内燃機関２は例えば３つの気筒を有する機関本体２１を具備する。各気筒はそれぞれ対応する吸気枝管２２を介して共通のサージタンク２３に連結され、サージタンク２３は吸気ダクト２４を介してエアクリーナ２５に連結される。吸気ダクト２４内にはエアフローメータ２５及びスロットル弁２６が配置される。各気筒はまた、排気マニホルド３０及び排気管３１を介して触媒コンバータ３２に連結され、触媒コンバータ３２は排気管３３に連結される。

排気管３３とサージタンク２３とは排気再循環（以下、ＥＧＲという。）通路３４を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路３４内を流通するＥＧＲガス量を制御するためのＥＧＲ制御弁３５がＥＧＲ通路３４内に配置される。

更に、ＥＧＲ通路３４の流入端３４ａ下流の排気管３３内には排気圧力調整弁３６が配置される。この排気圧力調整弁３６は通常全開に保持されており、排気圧力調整弁３６が閉弁されると排気圧力調整弁３６の開度に応じて排気圧力調整弁３６上流の排気通路内の圧力ないし流入端３４ａ周りの排気圧力（単に排気圧力ともいう。）が上昇される。

再び図１を参照すると、電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、バックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）４５、入力ポート４６及び出力ポート４７を具備する。アクセルペダル４９にはアクセルペダル４９の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する踏み込み量センサ５０が接続される。また、バッテリ９の残存蓄電量（以下、バッテリ残量ともいう。）Ｑを検出するためのバッテリ残量センサ５２がバッテリ９に取り付けられる。これらセンサ５０，５２及びエアフローメータ２６（図２）の出力電圧は対応するＡＤ変換器４８を介して入力ポート４６にそれぞれ入力される。更に、入力ポート４６にはクランクシャフトが例えば１０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５１が接続される。ＣＰＵ４４ではクランク角センサ５１からの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート４７は対応する駆動回路４８を介して内燃機関２（スロットル弁２７、ＥＧＲ制御弁３５及び排気圧力制御弁３６を含む。）、電気モータ３、動力分割機構４、電気制御ユニット８にそれぞれ接続される。

図１に示される車両１では、例えば要求出力トルクが小さいときには電気モータ３のみが運転され、電気モータ３の出力トルクのみで車両１が駆動される。要求出力トルクがあらかじめ定められた設定出力トルクよりも大きくなると、内燃機関２が運転され、内燃機関２の出力トルク及び電気モータ３の出力トルクでもって車両１が駆動される。また、要求出力トルクが小さいときであってもバッテリ９の蓄電量が少ないときには、発電機７を駆動するために内燃機関２が運転される。

内燃機関２及び電気モータ３の両方が運転される場合には、内燃機関２の実際の出力トルクＴＱＥが内燃機関用出力トルク目標値ＴＱＥｔに一致するように内燃機関２の運転が制御され、電気モータ３の実際の出力トルクＴＱＭが電気モータ用出力トルク目標値ＴＱＭｔに一致するように電気モータ３の運転が制御される。ここで、内燃機関用出力トルク目標値ＴＱＥｔと電気モータ用出力トルク目標値ＴＱＭｔの合計が車両要求トルクＴＱｔに一致するようにこれら内燃機関用出力トルク目標値ＴＱＥｔ及び電気モータ用出力トルク目標値ＴＱＭｔがあらかじめ設定されている。

ところで、機関燃焼室内に供給された新気及びＥＧＲガスの量に対するＥＧＲガスの量の比をＥＧＲ率Ｒと称すると、図３に示されるようにＥＧＲ率Ｒを高くすればするほど燃料消費率ＦＣを低減することができる。ところが、ＥＧＲ制御弁３５を全開にしたとしても、ＥＧＲ率Ｒは、排気圧力と吸気圧力との圧力差に応じて定まる可能最大ＥＧＲ率ＲＭまでに制限される。一方、図４に示されるように、排気圧力調整弁３６を閉弁して排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅを小さくすると排気圧力Ｐｅを上昇させることができるので可能最大ＥＧＲ率Ｒｍを高めることができ、排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅを小さくすればするほど可能最大ＥＧＲ率Ｒｍを高めることができる。

そこで本発明による実施例では、例えば機関運転状態に応じて定まる開度まで排気圧力調整弁３６を閉弁して排気圧力を上昇させる排気昇圧制御を行い、それによりＥＧＲ率Ｒを高めるようにしている。

ところが、排気昇圧制御をただ単に行うと、内燃機関２の出力トルクが低下する。この場合、内燃機関２の出力トルクの低下量が小さければ、例えばスロットル開度を増大させることによって、内燃機関２の実際の出力トルクを内燃機関用出力トルク目標値に維持することができる。しかしながら、内燃機関２の出力トルクの低下量が大きいときには、内燃機関２の実際の出力トルクが内燃機関用出力トルク目標値よりも小さくなってしまう。

すなわち、図５に示されるように、排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅが閾値ＤｅＸよりも大きいときには、内燃機関２の出力トルクＴＱＥの低下量が小さいので、内燃機関２の実際の出力トルクＴＱＥが内燃機関用出力トルク目標値ＴＱＥｔに維持される。これに対し、排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅが閾値ＤｅＸよりも小さいときには、内燃機関２の出力トルクＴＱＥの低下量が大きいので、内燃機関２の実際の出力トルクＴＱＥが内燃機関用出力トルク目標値ＴＱＥｔに対しｄＴＱだけ不足する。この場合、内燃機関２の実際の出力トルクと電気モータ３の実際の出力トルクの合計である車両駆動トルクが車両要求トルクに対して不足するということになる。

そこで本発明による実施例では、電気モータ３の出力トルクＴＱＭを内燃機関２の出力トルクの不足分ｄＴＱだけ増大し、それによって内燃機関２の実際の出力トルクＴＱＥと電気モータ３の実際の出力トルクＴＱＭの合計ＴＱが要求出力トルクＴＱｔに維持されるようにしている。その結果、燃料消費率ＦＣを低くしつつ車両駆動トルクを車両要求トルクに維持することができる。

すなわち、一般化して言うと、排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅに基づいて電気モータ３の出力を制御し、具体的には、内燃機関２の出力と電気モータ３の出力の合計が要求出力に維持されるように電気モータ３の出力を排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅに基づき制御しているということになる。

なお、排気昇圧制御を行ったときの出力トルク不足分ｄＴＱは排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅの関数として図６に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ４２内に記憶されている。

図７は上述した本発明による実施例のモータ出力制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図７を参照すると、まずステップ１００では上述した排気昇圧制御が行われているか否かが判別される。排気昇圧制御が行われていないときには処理サイクルを終了し、排気昇圧制御が行われているときには次いでステップ１０１に進み、出力トルク不足分ｄＴＱが図５のマップから算出される。続くステップ１０２では電気モータ３の出力トルクが電気モータ用出力トルク目標値ＴＱＭｔよりも出力トルク不足分ｄＴＱだけ増大するように電気モータ３の出力トルクが制御される。

次に、本発明による別の実施例を説明する。

上述したような電気モータ３の出力トルク増大制御が行われるとバッテリ残量Ｑが急激に減少するおそれがあり、出力トルク増大制御の途中又は完了後にバッテリ残量Ｑがあらかじめ定められた閾値Ｑｔｈよりも少なくなっているのは好ましくない。

そこで本発明による別の実施例では、電気モータ３の出力トルク増大制御が例えば一定時間だけ行われた後のバッテリ残量Ｑの予測値Ｑｐを算出し、バッテリ残量予測値Ｑｐが閾値Ｑｔｈよりも小さいときには、電気モータ３の出力トルク増大制御を禁止するようにしている。その結果、バッテリ残量Ｑが閾値Ｑｔｈよりも少なくなるのが阻止される。この場合、バッテリ残量予測値Ｑｐは例えば排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅ、電気モータ用出力トルク目標値ＴＱＭｔ、バッテリ残量Ｑなどの少なくとも一つに基づいて算出することができる。

また、本発明による別の実施例では、バッテリ残量Ｑがあらかじめ定められた許容下限Ｑｍよりも少ないときにも、電気モータ３の出力トルク増大制御が禁止される。その結果、バッテリ残量Ｑが非常に少なくなるのが阻止される。

したがって、一般化して言うと、排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅに基づく電気モータ３の出力制御が行われた後のバッテリ残量Ｑがあらかじめ定められた閾値Ｑｔｈよりも少なくなると予想されるときには、排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅに基づく電気モータ３の出力制御を禁止し、バッテリ残量Ｑがあらかじめ定められた許容下限Ｑｍよりも少ないときには排気圧力調整弁３６の開度Ｄｅに基づく電気モータ３の出力制御を禁止しているということになる。

図８は上述した本発明による別の実施例のモータ出力制御を実行するためのルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。

図８を参照すると、まずステップ１２０ではバッテリ残量Ｑが許容下限Ｑｍ以上か否かが判別される。Ｑ＜Ｑｍのときには処理サイクルを終了し、Ｑ≧Ｑｍのときには次いでステップ１２１に進み、上述した排気昇圧制御が行われているか否かが判別される。排気昇圧制御が行われていないときには処理サイクルを終了し、排気昇圧制御が行われているときには次いでステップ１２２に進み、出力トルク不足分ｄＴＱが図５のマップから算出される。続くステップ１２３では電気モータ３の出力トルクの増大制御が行われた後のバッテリ残量予測値Ｑｐが算出される。続くステップ１２４ではバッテリ残量予測値Ｑｐが閾値Ｑｔｈ以上か否かが判別される。Ｑｐ＜Ｑｔｈのときには処理サイクルを終了し、Ｑｐ≧Ｑｔｈのときには次いでステップ１２５に進み、電気モータ３の出力トルクが電気モータ用出力トルク目標値ＴＱＭｔよりも出力トルク不足分ｄＴＱだけ増大するように電気モータ３の出力トルクが制御される。このように、Ｑ≧ＱｍかつＱｐ≧Ｑｔｈのときに電気モータ３の出力トルクの増大制御が行われ、Ｑ＜Ｑｍ又はＱｐ＜Ｑｔｈのときには電気モータ３の出力トルクの増大制御が行われない。

ハイブリッド車両の全体図である。 内燃機関の全体図である。 ＥＧＲ率Ｒと燃料消費率ＦＣとの関係を示す線図である。 排気圧力調整弁の開度Ｄｅと排気圧力Ｐｅ及び可能最大ＥＧＲ率との関係を示す線図である。 排気圧力調整弁の開度Ｄｅと出力トルクＴＱＥ，ＴＱＭ，ＴＱとの関係を示す線図である。 排気圧力調整弁の開度Ｄｅと出力トルク不足分ｄＴＱとの関係を示す線図である。 本発明による実施例の電気モータの出力制御ルーチンを示すフローチャートである。 本発明による別の実施例の電気モータの出力制御ルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ ハイブリッド車両
２ 機関本体
３ 電気モータ
９ バッテリ
２３ サージタンク
３３ 排気管
３４ ＥＧＲ通路
３４ａ ＥＧＲ通路の流入端
３６ 排気圧力調整弁

Claims (4)

1. 内燃機関及び電気モータにより駆動されるハイブリッド車両の出力制御装置において、内燃機関の吸気通路と排気通路とが再循環排気通路により互いに接続されて該再循環排気通路を介し再循環排気ガスが再循環されるようになっており、該再循環排気通路の流入端下流の排気通路内に排気圧力調整弁が配置されており、該排気圧力調整弁の開度に基づいて電気モータの出力を制御するようにしたハイブリッド車両の出力制御装置。
2. 内燃機関の出力と電気モータの出力の合計が要求出力に維持されるように電気モータの出力を排気圧力調整弁の開度に基づき制御する請求項１に記載のハイブリッド車両の出力制御装置。
3. 排気圧力調整弁の開度に基づく電気モータの出力制御が行われた後のバッテリ残量があらかじめ定められた閾値よりも少なくなると予想されるときには、該排気圧力調整弁の開度に基づく電気モータの出力制御を禁止するようにした請求項１又は２に記載のハイブリッド車両の出力制御装置。
4. バッテリ残量があらかじめ定められた許容下限よりも少ないときには排気圧力調整弁の開度に基づく電気モータの出力制御を禁止するようにした請求項１から３までのいずれか一項に記載のハイブリッド車両の出力制御装置。

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